数控机床伺服系统的几个关键技术问题.pdfVIP

学兔兔 圃固匹疃疆殛 仿囊，建檬ICADICAMICAEICAPP 数控机床伺服系统的几个关键技术问题 邓力凡 (湖南机电职业学院机械工程系，长沙410151) 1 引 言 近几年来CNC机床出现了一些更新的的伺服进 给系统，如德国Rexroth、INA公司和日本THK公司推 出了由AC电机直接驱动的高速滚珠丝杆PHS—BS的 高速线性驱动装置，并且采用了双电机双丝杆驱动方 式，提高了伺服系统在高速时的平稳性，改善了动能特 性。驱动线速度达 60～100m／min，加速度达 0．5～1．5g， 定位精度达 2～5txm，适合行程在 3m以内的中高档 CNC机床。 AC—LM直线电机伺服实现了零传动即直接传动，它 58×108×10 (2) 抛弃了动力源与工作部件之间的中间传动环节，实现了 其中： 为受力最大的滚动体上的载荷 高速与低速的加减特性和随动性，高灵敏的动态精确定 P×(1+ 6M ) (3) 位即敏捷的跟踪性。驱动线速度达60～200m／min，加速度 达O．5～10g，定位精度达0．1～0．01txm，AC—LM直线电机伺 M一导轨面中点的力矩；P-导轨面中点的力；L一滚动体有 服已由德国DMG及美国CINCINADI及日本MAZAK公 效工作长度；z_滚动体的数量。 司较成熟地推向市场。 而 Z≤ ，1 — — ，_= (4) 这些新的伺服概念对于在中国推广高性能的数控伺 0．95xx／d 服系统就显得尤为重要和迫切．但要推广使用，还必需解 G一每条导轨上所承受的运动部件的重量，kg；d～滚动体的 决几个关键技术问题，即：数控伺服系统的伺服刚度，惯 直径。 量匹配，固有振动频率，矢动量。 可见：适当减少滚动体的数量z，可增加 ，从而提 2 伺服刚度 高 一；但z过小，由于滚动体的制造误差会造成载荷不 伺服系统不但要在高速时实现移动部件的高速空刀 均匀。 进给及快速切削(跟刀)进给，在有些地方还要实现低速 因此，在适当减小滚动体直径的同时，适当减小滚动 微量切削过程，在低速微量进给运动中，要求伺服系统具 体的数量z，并提高滚动体的制造精度，可增大 一而提 有较高的伺服刚性，这样才能避免伺服的爬行，避免破坏 高导轨的刚性。 进给运动的均匀性。伺服刚性K 由机械传动部分刚度K (2)K导轨与滚动导轨 和伺服驱动部分刚度K 组成。 的预紧有关 2．， 机械传动部分刚度K 通过对导轨副的预 对于由伺服电机+滚珠丝杆+直线滚动导轨的结构 紧可消除滚动体与导轨 的间隙，并在两者间产生 (如图 1所示)： = + (1) 凡 ^ 丝轩 ^ 导轨 弹性变形而提高 一和 2．1．1 直线滚动导轨的刚度K